钢卷运输线是钢板轧制生产线中不可缺少的重要设备，滚轮是钢卷运输线上的重要零件，一般整套设备中需配备1000～3000个滚轮，设备运行过程中滚轮也是易磨损件，其为主要的设备备件之一，由此可见滚轮的产品质量直接影响到设备的使用周期。

1.滚轮技术要求

滚轮产品图样及技术要求：材料为42CrMo，调质处理，250～280HBW；“—· —”处表面硬化，50～56HRC，深度3～4mm。

图   1

根据产品图样及技术要求，滚轮表面淬火采用中频或超音频设备均可，由于企业现有主要设备为超音频设备，超音频加热工作频率为30～40kHz，加热深度2.5～3mm，靠传导传热可达到3.5～6mm，可以满足零件表面淬火的技术要求。

2.初期问题

生产初期，由于生产工期紧，表面淬火采用最简易的环形感应器，实施自喷连续加热淬火，回火采取炉内回火，经试生产检验发现，台阶面淬硬宽度16mm内和圆柱面端面处硬度不足，个别零件端面处存在裂纹。

经分析认为是由于环形感应器的环状效应，导致台阶面无法实现大面积加热淬火，造成台阶面淬火硬度不足（见图2）。同时，感应器在圆柱面端面尖角处的加热时间和终至位置不易控制，加热时间长或感应器超过端面，易产生过热和淬火裂纹，加热时间短或让开尖角加热，又易产生淬火不足，试验证明环形感应自喷连续加热淬火无法满足产品的技术性能要求。

3.圆柱面淬火裂纹及原因分析

重新制定表面淬火方案，如图3所示。采用单回路感应器，附置U型导磁体，感应器形状与淬火表面仿形，实施自喷连续加热淬火，滚轮采用铣床分度头装夹和旋转，回火仍然采用炉内回火，经试生产检验硬度、MT、HA均合格。

图  3

经两周时间的小批量生产，共计生产9批550件，硬度100%合格，但着色探伤发现64件圆柱面有裂纹，不合格品率达11.6%，经仔细观察发现，裂纹分两种情况，如图4所示，图4a裂纹情况比较多，占总数的84%，通过现场观察操作过程发现，裂纹产生原因是由于连续淬火起步时停顿时间较长、温度过高，产生组织过热或过烧，淬火后产生裂纹。图4b裂纹情况主要产生原因是由于连续淬火时首尾搭接造成二次淬火，两次淬火应力叠加，又不易短时间内得到松弛和释放，导致出现严重的纵向裂纹。

（a）                                  （b）

图   4

4.改进措施及效果

通过原因分析和试验，制定了改进措施，并与产品设计人员和客户沟通，允许连续淬火搭接处存在非硬化区，并对感应淬火操作实施严格控制。主要控制措施：

（1）利用分度头和作标记的方法控制感应加热起始淬火位置，严禁产生二次淬火区，并控制非硬化区尺寸在5～8mm范围内，硬度≥32HRC，确保产品使用性能。

（2）操作时采取双人操作，一边缓慢旋转零件一边送电加热，控制起步停留时间，避免组织过热或过烧而产生的裂纹。

采取改进和控制措施后，试生产两周后交验滚轮10批850件，硬度、MT、HA检验合格率均达100%。滚轮单件加工费约500元，年生产量上万件，通过提高表面淬火合格率可减少质量损失、节约成本。